पवन टर्बाइनों के लिए स्लीविंग ड्राइव प्लेनेटरी गियरबॉक्स — 25 वर्ष, 100 मीटर ऊपर, बिना किसी अनियोजित रुकावट के

दो स्लीविंग ड्राइव, दो बिल्कुल अलग इंजीनियरिंग समस्याएं

एक पवन टरबाइन दो प्रकार के ईंधन का उपयोग करती है। स्लीविंग ड्राइव प्लेनेटरी गियरबॉक्स — और एक ही मूलभूत गियर संरचना साझा करने के बावजूद, वे मौलिक रूप से भिन्न इंजीनियरिंग समस्याओं को हल करते हैं। विनिर्देशन के लिए इस अंतर को समझना आवश्यक है, क्योंकि यॉ एप्लिकेशन के लिए डिज़ाइन किया गया गियरबॉक्स पिच एप्लिकेशन में विफल हो जाएगा (और इसके विपरीत भी), भले ही टॉर्क रेटिंग संगत प्रतीत हो।

आधुनिक 3 से 6 मेगावाट पवन टरबाइन की यॉ प्रणाली में टावर के शीर्ष फ्लेंज के चारों ओर 4 से 8 स्लीविंग ड्राइव प्लेनेटरी गियरबॉक्स लगे होते हैं, जिनमें से प्रत्येक एक पिनियन गियर को संचालित करता है जो एक बड़े आंतरिक रिंग गियर (यॉ बेयरिंग) के साथ जुड़ा होता है। हवा की दिशा बदलने पर, यॉ नियंत्रक कुछ या सभी ड्राइव को नैकेल को घुमाने का आदेश देता है। जब नैकेल लक्षित कोण पर पहुँच जाता है, तो ड्राइव रुक जाते हैं और यॉ ब्रेक स्थिति को स्थिर रखने के लिए सक्रिय हो जाते हैं।

पिच ड्राइव इंजीनियरिंग — सुरक्षा की दृष्टि से महत्वपूर्ण स्लीविंग ड्राइव जो टरबाइन के विनाश को रोकती है

पिच ड्राइव प्रत्येक ब्लेड को उसकी अनुदैर्ध्य अक्ष के चारों ओर घुमाती है। सामान्य विद्युत उत्पादन के दौरान, पिच प्रणाली ब्लेड के कोण को लगातार समायोजित करती है - हवा की गति में उतार-चढ़ाव के अनुसार निर्धारित विद्युत उत्पादन को बनाए रखने के लिए रोटर की गति को सटीक रूप से समायोजित करती है। आपातकालीन शटडाउन (ग्रिड हानि, अत्यधिक गति या तेज हवा के झोंके के कारण) के दौरान, पिच प्रणाली को 5 से 10 सेकंड के भीतर तीनों ब्लेडों को 90 डिग्री तक घुमाना होता है - प्रत्येक 10 से 30 टन के ब्लेड को वायुगतिकीय और अपकेंद्रीय बलों के विरुद्ध 90 डिग्री तक घुमाना होता है।

यह आपातकालीन फेदरिंग फ़ंक्शन पिच ड्राइव को एकमात्र बनाता है सुरक्षा महत्वपूर्ण पवन टरबाइन में स्लीविंग ड्राइव — और किसी भी उद्योग में सुरक्षा की दृष्टि से अत्यंत महत्वपूर्ण कुछ प्लेनेटरी गियरबॉक्स में से एक। यदि पिच ड्राइव ब्लेड को नियंत्रित नहीं कर पाती है, तो तेज हवा में रोटर तब तक गतिमान रहता है जब तक कि यांत्रिक सीमाएं पार न हो जाएं। इसके परिणाम ब्लेड की क्षति से लेकर टावर की पूरी संरचनात्मक विफलता तक हो सकते हैं।

निर्माण गियरबॉक्सों के लिए मानक L10 बेयरिंग का जीवनकाल 10,000 से 20,000 घंटे होता है। पवन टरबाइन यॉ ड्राइव के लिए L10 की आवश्यकता न्यूनतम 175,000 घंटे (80% उपलब्धता पर 25 वर्ष) है। इसका अर्थ है कि बेयरिंग का आकार, ग्रेड और स्नेहक निर्माण समकक्षों की तुलना में 9 से 17 गुना अधिक L10 जीवनकाल प्रदान करने चाहिए - जिसके लिए अक्सर टॉर्क के आधार पर निर्धारित आकार से 1 से 2 आकार बड़े बेयरिंग की आवश्यकता होती है।

25 वर्षों में प्रति वर्ष 50,000 यॉ मूवमेंट के साथ, प्रत्येक प्लेनेट गियर का दांत 1.25 मिलियन संपर्क तनाव चक्रों को सहन करता है। गियर की सामग्री और ऊष्मा उपचार इस प्रकार होने चाहिए कि दांत की सतह का तनाव केस-हार्डन्ड 20CrMnTi या 18CrNiMo7-6 स्टील की अनंत-जीवन सहनशीलता सीमा से नीचे रहे - न कि केवल निर्माण ड्राइव में उपयोग की जाने वाली 10,000 घंटे की थकान सीमा से नीचे। इसके लिए आमतौर पर सुपरफिनिश्ड फ्लैंक वाले DIN क्लास 5 गियर की आवश्यकता होती है।

कोई भी सीलबंद ग्रीस 25 साल तक नहीं टिक सकता। पवन टरबाइन स्लीविंग ड्राइव स्वचालित री-लुब्रिकेशन सिस्टम का उपयोग करते हैं जो प्रोग्राम किए गए अंतराल पर गियरबॉक्स में ताजा ग्रीस डालते हैं - आमतौर पर हर 2,000 से 4,000 घंटे में। गियरबॉक्स को ग्रीस री-लुब्रिकेशन के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए (तेल स्नान के लिए नहीं) क्योंकि नैसेल के घूमने के साथ माउंटिंग ओरिएंटेशन बदल जाता है। ग्रीस विनिर्देश को -40 से +80 डिग्री सेल्सियस के ऑपरेटिंग रेंज को सहन करना चाहिए और हब की ऊंचाई पर संघनन से पानी के बहाव का प्रतिरोध करना चाहिए।

पर्यावरणीय चरम स्थितियाँ — जलवायु संबंधी हर चुनौती के अंतर्संबंध पर कार्य करना

जमीन से 100 मीटर से अधिक ऊंचाई पर स्थित, पवन टरबाइन का नैसेल उन पर्यावरणीय परिस्थितियों के संपर्क में आता है जिनका सामना जमीन पर स्थित कोई भी मशीन नहीं करती। स्लीविंग ड्राइव को एक साथ पूरी रेंज में काम करना होता है - एक ही गियरबॉक्स को -40 डिग्री सेल्सियस की सर्दियों की रातों और +50 डिग्री सेल्सियस की गर्मियों की दोपहरों, नमक के छिड़काव और बर्फ के जमाव, बिजली गिरने और यूवी विकिरण को 25 वर्षों तक एक ही स्थान पर झेलना पड़ता है।

पवन टरबाइन स्लीविंग ड्राइव इंजीनियरिंग को संचालित करने वाले तीन विफलता मोड

विंड टर्बाइन के यॉ ड्राइव में किस गियर अनुपात का उपयोग होता है?

600:1 से 1,800:1 तक का अनुपात किसी भी निर्माण स्लीविंग ड्राइव (आमतौर पर 50:1 से 200:1) से कहीं अधिक है। यह उच्च अनुपात मोटर की गति (1,000 से 1,500 आरपीएम) को बहुत धीमी यॉ गति (नैसेल पर 0.3 से 0.6 डिग्री प्रति सेकंड) में परिवर्तित करता है। यह उच्च अनुपात मोटर के ब्रेकिंग टॉर्क को भी कई गुना बढ़ा देता है, जिससे हवा के यॉ मोमेंट्स के विरुद्ध नैसेल को स्थिर रखने में मदद मिलती है। 2-चरण वाला प्लेनेटरी रिडक्शन लगभग 100:1 तक का अनुपात प्रदान करता है; 3-चरण वाला 1,000:1 तक का अनुपात प्रदान करता है; और पिनियन-टू-रिंग-गियर मेश से प्राप्त अतिरिक्त रिडक्शन कुल सिस्टम अनुपात को 600 से 1,800 की सीमा तक ले आता है।

एक पवन टरबाइन को कुल कितने स्लीविंग ड्राइव की आवश्यकता होती है?

प्रत्येक टरबाइन में 7 से 11 ड्राइव होते हैं। यॉ सिस्टम में 4 से 8 ड्राइव का उपयोग होता है (टरबाइन के आकार और निर्माता के आधार पर)। पिच सिस्टम में 3 ड्राइव का उपयोग होता है (प्रत्येक ब्लेड के लिए एक)। इस प्रकार, 100 टरबाइन वाले पवन फार्म में 700 से 1,100 स्लीविंग ड्राइव प्लेनेटरी गियरबॉक्स होते हैं - जिससे स्थापित इकाइयों की संख्या के हिसाब से पवन ऊर्जा स्लीविंग ड्राइव के सबसे बड़े एकल-अनुप्रयोग बाजारों में से एक बन जाती है। मात्रा और 25 वर्षों की विश्वसनीयता की आवश्यकता, प्रत्येक गियरबॉक्स की सुसंगत निर्माण गुणवत्ता और पूर्ण ट्रेसबिलिटी की मांग को बढ़ाती है।

क्या निर्माण क्रेन के स्लीविंग ड्राइव का उपयोग पवन टरबाइन के यॉ ड्राइव के रूप में किया जा सकता है?

उत्पादन टर्बाइनों के लिए उपयुक्त नहीं। निर्माण क्रेन स्लीविंग ड्राइव 10,000 से 20,000 घंटे की सेवा अवधि के लिए डिज़ाइन किए गए हैं - निरंतर पवन टर्बाइन संचालन के 1 से 2 वर्षों के भीतर ही वे अपनी बेयरिंग L10 जीवन सीमा तक पहुँच जाएँगे। इसके अतिरिक्त, क्रेन ड्राइव को बार-बार पूर्ण-घूर्णन कार्य (प्रति चक्र 360+ डिग्री) के लिए डिज़ाइन किया गया है, जबकि पवन यॉ ड्राइव को सूक्ष्म दोलन घर्षण प्रतिरोध के लिए अनुकूलित किया गया है जो यॉ कार्य चक्र पर हावी होता है। क्रेन ड्राइव में प्रचलित पवन संपर्क स्थानों पर 3 से 5 वर्षों के भीतर यॉ-रिंग का घिसाव तेजी से होने लगेगा। क्रेन-श्रेणी के ड्राइव केवल अस्थायी प्रोटोटाइप परीक्षण के लिए स्वीकार्य हैं, उत्पादन प्रतिष्ठानों के लिए नहीं।

पवन टरबाइन स्लीविंग ड्राइव के लिए सामान्य प्रतिस्थापन अंतराल क्या है?

डिजाइन का लक्ष्य 25 वर्ष है (बिना निर्धारित प्रतिस्थापन के)। व्यवहार में, अच्छी तरह से रखरखाव किए गए टर्बाइनों पर यॉ ड्राइव को प्रतिस्थापन की आवश्यकता होने से पहले 18 से 25 वर्ष तक चलाया जा सकता है - आमतौर पर पिनियन दांतों के बैकलैश सीमा से अधिक घिसने के कारण प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है। पिच ड्राइव, जो अधिक बार और उच्च गतिशील भार के तहत संचालित होते हैं, उनमें 12 से 15 वर्षों में मोटर प्रतिस्थापन की आवश्यकता हो सकती है, लेकिन प्लेनेटरी गियरबॉक्स स्वयं आमतौर पर पूरे 25 वर्ष तक चलता है। 25 वर्ष के जीवनकाल को सुरक्षित रखने वाले प्रमुख रखरखाव उपाय हैं: स्वचालित ग्रीसिंग (निरंतर), यॉ अभ्यास (मासिक), पिच फ़ंक्शन परीक्षण (वार्षिक), और 10-वर्षीय प्रमुख सर्विसिंग के दौरान ग्रीस फ्लश के साथ पूर्ण निरीक्षण।

ऑफशोर विंड टर्बाइन स्लीविंग ड्राइव, ऑनशोर स्पेसिफिकेशन से किस प्रकार भिन्न होती है?

तीन प्रमुख अंतर: (1) संक्षारण संरक्षण - अपतटीय ड्राइवों के लिए समुद्री-ग्रेड कोटिंग सिस्टम (आईएसओ 12944 के अनुसार सी5-एम वर्ग), स्टेनलेस स्टील फास्टनर और बलिदानी एनोड की आवश्यकता होती है; (2) पहुंच - अपतटीय रखरखाव की अवधि मौसम पर निर्भर करती है और तटवर्ती की तुलना में कहीं अधिक महंगी होती है, इसलिए ड्राइव को और भी लंबे रखरखाव-मुक्त अंतराल (सेवा दौरों के बीच 5,000 से 8,000 घंटे बनाम तटवर्ती 2,000 से 4,000 घंटे) के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए; और (3) यॉ मोमेंट - अपतटीय टर्बाइन आमतौर पर बड़े होते हैं (8 से 15 मेगावाट बनाम तटवर्ती 2 से 6 मेगावाट) और हवा और लहरों से प्रेरित संयुक्त यॉ लोडिंग का अनुभव करते हैं, जिससे यॉ मोमेंट तटवर्ती समकक्षों के लिए 2 से 8 MN·m की तुलना में 6 से 15 MN·m तक बढ़ जाता है।

क्या कोरिया एवर-पावर पवन टरबाइन के यॉ और पिच अनुप्रयोगों के लिए स्लीविंग ड्राइव की आपूर्ति करता है?

जी हां। कोरिया एवर-पावर पवन टरबाइन के यॉ और पिच सिस्टम के लिए स्लीविंग ड्राइव प्लेनेटरी गियरबॉक्स बनाती है। इनमें L10 बेयरिंग की लाइफ रेटिंग 175,000+ घंटे है, DIN क्लास 5 गियर, सुपरफिनिश्ड फ्लैंक, ऑटोमैटिक ग्रीसिंग की सुविधा और समुद्री-ग्रेड जंग से बचाव के विकल्प मौजूद हैं, जो ऑफशोर इंस्टॉलेशन के लिए उपयुक्त हैं। ये गियरबॉक्स 2 मेगावाट से 15 मेगावाट तक की टरबाइनों के लिए उपलब्ध हैं। यॉ ड्राइव: 8,000 से 35,000 Nm प्रति यूनिट, 1,200:1 तक के अनुपात में। पिच ड्राइव: 5,000 से 15,000 Nm, इमरजेंसी फेदरिंग स्पीड वेरिफिकेशन के साथ। यॉ मोमेंट और पिच फेदरिंग की आवश्यकता के अनुरूप स्पेसिफिकेशन के लिए टरबाइन निर्माता, मॉडल और इंस्टॉलेशन वातावरण (ऑनशोर/ऑफशोर/ठंडी जलवायु) की जानकारी प्रदान करें।

कोरिया एवर-पावर पवन टरबाइन के यॉ और पिच स्लीविंग ड्राइव प्लेनेटरी गियरबॉक्स प्रदान करता है, जिसमें 175,000 घंटे की L10 बेयरिंग लाइफ, IEC 61400 के अनुरूप प्रावधान और अपतटीय उपयोग के लिए समुद्री-ग्रेड विकल्प उपलब्ध हैं। विनिर्देश संबंधी अनुशंसा के लिए कृपया अपने टरबाइन प्लेटफॉर्म और साइट की स्थितियों की जानकारी दें।

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